专利名称：用于分离生质物裂解产物的生质油气与焦炭的过滤器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种过滤器，且尤其涉及一种用于分离生质物裂解产物的生质油气与
焦炭的过滤器。
背景技术：
近年来，全球化石燃料价格高涨与温室气体减量议题，使得生质能源的利用愈来愈重要，也为生质燃料带来庞大的商机。以台湾油品消费而言，根据能源局的统计数据显示，台湾2007年度石油油品消费达48， 917， 241公秉油当量，其中以工业用燃油为最大宗，约占19.8%。台湾大多为中小企业，使用液态燃料以重油为主，过去三年重油价格涨幅达97%，有必要发展生质物衍生燃料，以提高工业部门的竞争力。另外，台湾在降低C02排放的策略上，也将对高耗能及高污染既有产业、扩建或建新厂，必须承诺C02减量1%。在「温室气体减量法」实施后，全面强制递减既有企业(A排放量15%。若以生质油取代1%工业燃油，潜在的市场即达20亿元，如果将生质油再经精炼制成运输用油，则其市场商机更为巨大。 生质物裂解为目前生质油可行的生产技术之一。生质物在经过裂解的过程中会产生不同成份的生质物裂解产物，包含生质油气、焦炭、不冷凝气体及不可燃气体等，其中生质油气在经过降温冷凝后，即可回收成液态燃油。 然而，若微小粒状焦炭混合在生质油气中，则当生质油气冷凝时，焦炭微粒会混合在冷凝后的液态燃油。这些焦炭会吸收液态燃油，或是将液态燃油再次聚合成长链的胶质物，降低液态燃油产率。同时，焦炭于高温下具有促进油品裂解的触媒作用，也会造成生质油产率下降。 另外，若不将焦炭在高温时与生质油气加以分离，在冷凝过程，吸收液态燃油的焦炭容易结块、堵塞管线，造成系统操作的问题。因此，在裂解的制程中，若要产生液态燃油，须在高温时将焦炭及生质油气加以分离，以产生高质量的液态燃油。 在高温环境下分离生质油气与焦炭的技术上，现有技艺有旋风分离器、陶瓷过滤器与静电集尘器等等。旋风分离器的价格便宜，但是无法分离次微米等级以下的焦炭，使得去除焦炭效率不足而会降低液态燃油质量。陶瓷过滤器价格极为昂贵，且机械可靠性差并容易碎裂。静电集尘器价格也相对昂贵，且对处理油气具有相当高的危险性，使得应用上较为困难。故此，开发高效率且耐用性高的过滤器以分离生质油气与焦炭，实有其必要性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种过滤器，可有效分离生质物裂解产物的
生质油气与焦炭，借此提升冷凝后的液态燃油的质量，并回收焦炭进行利用。 大致而言，移动颗粒床过滤技术具有操作耐高温、适用于长期操作、除焦炭效率高
等特性，相当适合于生质物裂解除焦炭装置的应用。如果能经由适当的设计，采取加热、温
控及气流导引等的技术手段，即可稳定的在最适合反应温度下，以很短的时间过滤生质油气，有效地从生质油气中分离回收焦炭，以获致较高产率及高质量的液态燃油，并获得具有经济价值的焦炭副产物。 为实现上述目的，本发明提出一种过滤器，包括第一移动颗粒床、第二移动颗粒床、床质、加热器、温度传感器以及控制单元。第一移动颗粒床包括第一床体以及连接第一床体的第一床质入口 、第一床质出口 、生质物裂解产物入口与生质油气出口 ，而第二移动颗粒床包括第二床体以及连接第二床体的第二床质入口与第二床质出口 ，其中第一床质入口连接第二床质出口 。床质是自第二床质入口进入第二床体中移动，并经由第二床质出口与第一床质入口移动至第一床体中，以分离自生质物裂解产物入口进入第一床体的生质油气与焦炭，而使床质与焦炭从第一床质出口离开，且生质油气从生质油气出口离开。加热器是配置于第二床体中以加热床质，而温度传感器是配置于第一床体中，以量测第一床体中的环境温度，且控制单元适于读取环境温度而控制加热器的功率，以使环境温度高于生质油气的冷凝温度。 综上所述，在本发明的过滤器中，是通过高温的床质在移动颗粒床中移动以过滤分离生质油气与焦炭。由于床质为细微颗粒状，因此，可有效混合固态的焦炭，并让气态的生质油气通过，以提升过滤效果。此外，移动颗粒床结构简单成本较低，因而本发明的过滤器价格相对便宜。 以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
100、200、300 :过滤器
110第一移动颗粒床111第一床体112第一床质入口113第一床质出口114生质物裂解产物入口115生质油气出口120第二移动颗粒床121第二床体122第二床质入口123第二床质出口130床质140加热器150温度传感器162第一阀门
164:第二阀门272:第一导流板274:第二导流板276:第三导流板280、380 :分离装置
381:分离槽382:第一导管383:第二导管384:加压器385:筛网
具体实施例方式
图1为依据本发明一实施例的过滤器的示意图。请参考图l，本发明的过滤器100可连接于反应器(未绘示)与冷凝器(未绘示)之间，其中反应器是用于高温裂解生质物以将生成的生质物裂解产物送入过滤器100过滤，而过滤器100是用于将生质物裂解产物的生质油气(未绘示)与焦炭50分离，并将生质油气送入冷凝器冷凝以产生液态燃油。
过滤器100包括第一移动颗粒床110、第二移动颗粒床120、床质130、加热器140、温度传感器150以及控制单元(未绘示)，其中第一移动颗粒床110是连接第二移动颗粒床120，以使床质130可从第二移动颗粒床120移动到第一移动颗粒床110。在本实施例中，床质130例如为石英砂、陶瓷颗粒或其它合适的高比热材质，并通过重力而如沙漏般地自动向下移动。 具体而言，第一移动颗粒床110包括第一床体111、第一床质入口 112、第一床质出口 113、生质物裂解产物入口 114以及生质油气出口 115，而第一床质入口 112、第一床质出口 113、生质物裂解产物入口 114与生质油气出口 115是连接第一床体111以作为第一移动颗粒床110的出入口。类似地，第二移动颗粒床120包括第二床体121、第二床质入口 122与第二床质出口 123，而第二床质入口 122与第二床质出口 123是连接第二床体121以作为第二移动颗粒床120的出入口。 此外，第一床质入口 112连接第二床质出口 123。生质物裂解产物入口 114例如是连接反应器，以让生质物裂解产物的生质油气与焦炭50从反应器进入第一床体111。生质油气出口 115例如是连接冷凝器，以让过滤后的生质油气从第一床体111进入冷凝器冷凝形成液态燃油。 在本实施例中，生质物裂解产物入口 114与生质油气出口 115两端的压力可约为1 2个大气压力，因此气态的生质油气由生质物裂解产物入口 114进入第一床体111后，便会朝向生质油气出口 115的方向快速移动，而从生质油气出口 115离开第一床体111，如此便可避免生质油气往第一床质入口 112或是第一床质出口 113移动。
请再参考图l，床质130是自第二床质入口 122进入第二床体122中移动，并经由第二床质出口 123与第一床质入口 112移动至第一床体111中，以分离生质油气与焦炭50。具体而言，生质油气乃为气态，会从床质130的空隙中往生质油气出口 115的方向移动而离开第一床体111。焦炭50乃为微米、毫米或更高等级的碎块，而在进入第一床体111后会被床质130混合在一起，并借着重力一起向下移动而最终经由第一床质出口 113离开第一床体111。 为避免生质油气在通过床质130的过程冷却，本发明是将加热器140配置于第二床体121中加热床质130，以使床质130将热能带至第一床体lll，而让生质油气在通过第一床体111中的床质130时可保持在气态的状态。为监控床质130在移动中的温度改变，本发明另将温度传感器150配置于第一床体111中，以量测第一床体中111的环境温度。
通过控制单元读取温度传感器150回传的环境温度，进而调控加热器140的功率，也即若第一床体中111的环境温度接近生质油气的冷凝温度时，便要适度提升加热器140的功率，而使环境温度在任何时刻均高于生质油气的冷凝温度，以避免生质油气在第一床体111冷凝为液态燃油。 一般来说，生质油气的冷凝温度约在40(TC以下，而控制单元便是要将第一床体中111的环境温度维持在40(TC以上。 在本实施例中，加热器140例如是U型的管式加热器，且加热器140的管状式平行床质130滑动的方向，以提升加热效果并避免加热器140损坏，不过本发明并不限制加热器140的种类与摆设方式。此外，为进一步加热第一床体中111，过滤器100也可增设板式加热器(未绘示)，并将板式加热器贴附于第一床体111的外壁上，以间接对第一床体111中的床质130加热。 承接上述，为维持第一移动颗粒床110与第二移动颗粒床120的热源以避免能量损耗，本实施例的过滤器IOO还可增设绝热材(未绘示)，而绝热材是包覆于第一床体111与第二床体121上，以避免床质130的热源散失外界。附带一提的是，第一床体111中并不适合配置加热器，以避免过高的温度反而会引起生质油气燃烧，但是本发明也不限定是否要于第一床体111中配置加热器。 另外，尽管图标中仅绘示单个温度传感器150，但是其它实施例也可配置多个温度传感器150以更精确量测第一床体中111的环境温度。更甚之，温度传感器150更可配置于第二床体121中，通过量测床质130于不同位置区域的温度，以使控制单元更精确调控加热器140的功率。再者，温度传感器150可为热电偶(Thermal Couple)，但本发明并不限制温度传感器150的种类。 请再参考图l，为有效控制床质230的温度以形成稳定的过滤环境，本实施例更可增设多个阀门以控制床质230的流动速率。具体而言，过滤器100更可包括第一阀门162与第二阀门164，其中第一阀门162与第二阀门164均例如是球阀控制器。
第一阀门162是连接于第一床质入口 112与第二床质出口 123之间，以控制位于第二床体121底部中的床质130进入第一床体111的流量。第二阀门164是连接第一床质出口 113，以控制床质130与焦炭50离开第一床体111的流量。通过适当调控第一阀门162与第二阀门164，便可于第一床体111中形成稳定高温的过滤环境，本领域技术人员当可轻易理解，于此便不再多所著墨。 附带一提的是，第一阀门162除了用于控制床质130进入第一床体111的流量，更可避免生质油气从第一床质入口 112泄漏至第一床体211，以增加生质油气收集利用率。类似地，第二阀门164也可避免生质油气从第一床质出口 113泄漏至外界。
图2为依据本发明另一实施例的过滤器的示意图，而为简化叙述，相同功能名称的构件仍会延用相同的标号，并省略绘示床质与焦炭以更清楚表示第一床体111中的构
7件，本领域技术人员当可配合图1而轻易理解。请参考图2，本实施例的过滤器200还包括第一导流板272、第二导流板274与多个第三导流板276，其中第一导流板272是配置于生质物裂解产物入口 114处，而第二导流板274是配置于生质油气出口 115处，且第三导流板276是配置于第一床体lll中。 通过第一导流板272、第二导流板274与第三导流板276的设置，可增加生质油气与焦炭的流动路径，以提升焦炭被床质阻隔过滤的效果。当然，本领域技术人员当可轻易调整这些导流板的样式与配置方式，但其均仍属本发明的范畴内。 此外，过滤器200还包括分离装置280，而分离装置280是连接第一床质出口 113，且分离装置280例如是旋风分离器以分离床质与焦炭。在其它实施例中，分离装置280更连接第二床质入口 122，以将与焦炭分离后的床质送入第二床体121，并将焦炭收集另作他用。 图3为依据本发明再一实施例的过滤器的示意图。请参考图3，本实施例的过滤器300与前述实施例的过滤器200类似，其差别仅在于过滤器300的分离装置380包括分离槽381、第一导管382、第二导管383以及加压器384。 承接上述，第一导管382是连接分离槽381与第一床质出口 113，而第二导管383是连接分离槽381与第二床质入口 122，且第一移动颗粒床110、第二移动颗粒床120以及分离装置380构成封闭回路，以使床质能于其中循环流动。此外，加压器384适于以加压气体的方式，将焦炭与床质沿着第一导管382吹进分离槽381中，而在分离槽381中利用重力自动分离焦炭与床质，其中较轻的焦炭便顺着分离槽381的顶端出口离开分离槽381，而较重的床质便会沿第二导管383再次进入第二床体121继续加热。 附带说明的是，仅管本实施例是利用重力筛选的方式分离焦炭与床质，不过本发明并不限制分离焦炭与床质的方式种类。此外，为提升分离焦炭与床质的效果，分离装置380更可包括筛网385，其中筛网385是配置于分离槽381中，以让焦炭通过并阻挡床质通过。 另外，尽管本实施例的图示仅绘示单个分离槽381 ，但是在其它实施例中也可利用多个串联的分离槽381以提升分离效果，本领域技术人员当可轻易理解，于此便不再多做解释。类似前述，本实施例更可于第一导管382与第二导管383外围覆设绝热材(未绘示)，以有效利用热源。 综上所述，在本发明的过滤器中，通过高温的床质在移动颗粒床中移动以过滤分离生质油气与焦炭。由于床质为细微颗粒状，因此可有效混合固态的焦炭，并让气态的生质油气通过，以提升过滤效果。 当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
一种过滤器，适于分离一生质物裂解产物的一生质油气与一焦炭，其特征在于，该过滤器包括一第一移动颗粒床，包括一第一床体以及连接该第一床体的一第一床质入口、一第一床质出口、一生质物裂解产物入口与一生质油气出口；一第二移动颗粒床，包括一第二床体以及连接该第二床体的一第二床质入口与一第二床质出口，而该第一床质入口连接该第二床质出口；一床质，自该第二床质入口进入该第二床体中移动，并经由该第二床质出口与该第一床质入口移动至该第一床体中，以分离自该生质物裂解产物入口进入该第一床体的该生质油气与该焦炭，而使该床质与该焦炭从该第一床质出口离开，且该生质油气从该生质油气出口离开；一加热器，配置于该第二床体中，以加热该床质；一温度传感器，配置于该第一床体中，以量测该第一床体中的一环境温度；以及一控制单元，适于读取该环境温度而控制该加热器的功率，以使该环境温度高于该生质油气的冷凝温度。
2. 根据权利要求1所述的过滤器
3. 根据权利要求1所述的过滤器
4. 根据权利要求1所述的过滤器 一床体与该第二床体。
5. 根据权利要求1所述的过滤器 体上。
6. 根据权利要求1所述的过滤器 裂解产物入口处。
7. 根据权利要求1所述的过滤器 气入口处。
8. 根据权利要求1所述的过滤器 床体中。
9. 根据权利要求1所述的过滤器 入口与该第二床质出口之间，以控制该床质进入该第一床体的流量。
10. 根据权利要求9所述的过滤器，其特征在于，该第一阀门为球阀控制器。
11. 根据权利要求l所述的过滤器，其特征在于，还包括一第二阀门，连接该第一床质 出口 ，以控制该床质与该焦炭离开该第一床体的流量。
12. 根据权利要求11所述的过滤器，其特征在于，该第二阀门为球阀控制器。
13. 根据权利要求1所述的过滤器，其特征在于，还包括一分离装置，连接该第一床质 出口，以分离该床质与该焦炭。
14. 根据权利要求13所述的过滤器，其特征在于，该分离装置为旋风分离器。
15. 根据权利要求14所述的过滤器，其特征在于，该分离装置更连接该第二床质入口， 以将与该焦炭分离后的该床质送入该第二床体。
16. 根据权利要求15所述的过滤器，其特征在于，该分离装置包括 一分离槽； ，其特征在于，该加热器为管式加热器。，其特征在于，该床质为石英砂或陶瓷颗粒。，其特征在于，还包括一绝热材，而该绝热材包覆该第，其特征在于，还包括一板式加热器，贴附于该第一床，其特征在于，还包括一第一导流板，配置于该生质物，其特征在于，还包括一第二导流板，配置于该生质油，其特征在于，还包括多个第三导流板，配置于该第一，其特征在于，还包括一第一阀门，配置于该第一床质一第一导管，连接该分离槽与该第一床质出口 ； 一第二导管，连接该分离槽与该第二床质入口 ；以及一加压器，适于以加压方式使该焦炭与该床质沿该第一导管进入该分离槽，以利用重 力分离该焦炭与该床质，且该该床质沿该第二导管进入第二床体。
17.根据权利要求16所述的过滤器，其特征在于，该分离装置还包括一筛网，配置于该 分离槽中，以让该焦炭通过。
全文摘要
本发明公开了一种过滤器，适于分离生质物裂解产物的生质油气与焦炭。此过滤器包括第一移动颗粒床、第二移动颗粒床、床质、加热器、温度传感器以及控制单元。第一移动颗粒床包括第一床体、第一床质入口、第一床质出口、生质物裂解产物入口与生质油气出口，而第二移动颗粒床包括第二床体、第二床质入口与第二床质出口，其中第一床质入口连接第二床质出口。床质是自第二床质入口进入第二床体中而移动至第一床体中，以分离自生质物裂解产物入口进入的生质油气与焦炭，而使床质与焦炭从第一床质出口离开，且生质油气从生质油气出口离开。加热器加热床质，而温度传感器量测第一床体中的环境温度，且控制单元适于控制加热器的功率。
文档编号B01D46/34GK101766941SQ20081018888
公开日2010年7月7日 申请日期2008年12月30日 优先权日2008年12月30日
发明者万皓鹏, 吴森荣, 李宏台, 杨授印, 钟一郎, 陈嘉元 申请人:财团法人工业技术研究院